GK110来了，NVIDIA正式发布Tesla K20X/K20

新一届超级计算大会SC12今天开幕了，除了公布新的TOP500超算榜单，各大相关厂商也是一股脑地发布或者宣布了多款高性能计算产品。先来看NVIDIA这边，基于开普勒大核心GK110、拥有71亿个晶体管的Tesla K20终于正式发布了，而且还有更高端的Tesla K20X。

Tesla K20X拥有十四组SMX、2688个流处理器，屏蔽了一组192个，但同时启用完整的384-bit显存位宽和1.5MB二级缓存，搭配6GB GDDR5。频率方面核心定在732MHz，浮点性能为单精度FP32 3.95TFlops、双精度FP64 1.31TFlops(这代3:1上代费米2:1)，显存频率则是5.2GHz，带宽达249.6GB/s。

事实上，美国橡树岭国家实验室的新一代超级计算机“泰坦”里配备的就是Tesla K20X，而不是Tesla K20，只不过之前双方都口风甚紧，谁也没有明说。泰坦此番不仅成功登顶超算王者，拿下世界性能第一，还在能效上超越了半年前的绿色超算第一名。

Tesla K20又放弃了一组SMX和一个显存控制器，因此有2496个流处理器、320-bit位宽，显存容量5GB GDDR5，二级缓存也对应地减少到1.25MB。核心频率也略降至706MHz，因此浮点性能减少为单精度3.52TFlops、双精度 1.17TFlops，而显存频率仍然是5.2GHz，带宽为208GB/s。

Tesla K20X的热设计功耗为235W，Tesla K20则降低到225W——别小看了这区区10W，225W正是绝大多数服务器和机柜所允许的扩展卡最大TDP，再高就需要定制了，AMD 375W的双芯型FirePro S10000就比较麻烦。二者都提供主动和被动散热，供客户选择。

相比之下，上一代费米架构的Tesla M2090/M2070Q只有30亿个晶体管、最多512个流处理器、384-bit 3.7GHz 6GB GDDR5显存，浮点性能最高单精度1.33TFlops、双精度655GFlops，热设计功耗最高250W。

Tesla K20的建议零售价为3199美元，Tesla K20X则未公布，估计4000-5000美元范围。二者均已开始大规模出货了，客户包括Appro、华硕、Cray、Eurotech、富士通、惠普、IBM、广达、SGI、Supermicro、T-Platforms、泰安。

除了橡树岭，其它采纳Tesla K20系列的机构还有：美国克莱姆森大学、印第安纳大学、南加州大学(USC)、托马斯·杰斐逊国家加速器实验室、国家超级计算应用中心(NCSA)、国家海洋和大气管理局(NOAA)；沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)；中国上海交大。

NVIDIA宣称，Tesla K20X搭配Intel Sandy Bridge处理器，可以将大量高性能计算应用的性能提升十倍乃至更多，包括：

- MATLAB(工程)：18.1倍

- Chroma(物理)：17.9倍

- SPECFEM3D(地球科学)：10.5倍

- AMBER(分子动力学)：8.2倍

NVIDIA还表示，Tesla K20X/K20在过去三十天内就累计出货提供了超过30PFlops的浮点性能，相当于过去时间最快超级计算机的总和！

此前发布的双GK104核心的Tesla K10并不会被取代和淘汰，而是将与Tesla K20系列并存。事实上，Tesla K20的单精度浮点性能还更高呢，达到了4.5TFlops，只是没有SRAM ECC、HyperQ、Dynamic Parallelism等高端技术。

Tesla K20X高清实物照

Tesla K20高清实物照

GK110核心架构图(完整的2880个流处理器)

GK110 SMX阵列架构图

Tesla K20/2000系列规格对比

开普勒、费米核心规格对比

双精度浮点效率：上代只有65%，现在提高到了惊人的93%，Intel Xeon也才不过86%

HyperQ、Dynamic Parallism技术

之前说的Tesla K20价格和出货时间，实际上提前了

泰坦超级计算机的计算板：四颗十六核心Opteron、四块Tesla K20X(左侧)